韩国顺天乡大学：激光烧结为电子印刷提供了新思路

众所周知，金属纳米粒子油墨可以在不同的基材上印刷出电子器件，如玻璃，塑料薄膜和纸张。这能够比传统方法更有效地制造更便宜的电路，因此印刷电子领域引起了相关研究人员广泛的关注。

韩国顺天乡大学研究人员提出了一个新想法，并将其研究成果发表在《AIP Advances》题为《激光烧结法制备氧化铜（CuO）纳米粒子（NP）薄膜以形成铜导电线》”，制备出了新型绿色铜纳米粒子油墨。

Kye-Si Kwon和他的同事之前曾使用过银纳米粒子墨水，但他们转向使用铜（衍生自氧化铜）作为其低成本替代品。由纳米颗粒组成的金属油墨具有较低的熔点，因此比大块金属具有优势。根据Kwon的说法，铜的熔点大约为1,083摄氏度，铜纳米粒子的熔点可以达到150至500摄氏度，通过烧结过程，可以将它们结合在一起。

Kwon的小组专注于通过吸收光来加热纳米粒子的光子方法。“激光束可以聚焦在非常小的区域，直到微米级别。”Kwon和博士生Md.Khalilur Ra hman解释道。“来自激光器的热量有两个主要目的：将氧化铜转化为铜，并通过熔化促进铜颗粒的结合。”

该绿色激光器在实际应用中最合适的波长吸收率为500至800纳米。Kwon表示很兴奋，据他所知，在这个绿色激光器还没有在其他地方报道过。

在这项工作中，他们使用市售的氧化铜纳米颗粒油墨，以两种速度旋涂在玻璃上以获得两种厚度。在烧结之前，它们对材料进行预先烘烤以蒸发墨水中的溶剂。这可以减少氧化铜膜厚度，防止在辐射期间溶剂突然沸腾引发气泡爆 炸。经过一系列测试，Kwon的团队得出结论，预烘烤温度应略低于200摄氏度。

研究人员还研究了烧结过程中激光功率和扫描速度的最佳设置，以提高铜电路的导电性。他们发现，当激光功率范围为0.3至0.5瓦时，会产生最佳的烧结结果。他们还发现，要达到所需的电导率，激光扫描速度不应超过100毫米/秒，或慢于10毫米/秒。此外，Kwon和他的团队分析了烧结前后薄膜的厚度及其对导电性的影响。Kwon和他的团队得出结论，烧结可使薄膜厚度减少多达74％。

在未来的实验中，Kwon的团队将检查基板对烧结的影响。总之，这些研究可以为阻碍印刷电子产品的一些不确定因素提供答案。

原文来自于Nanowerk News,原文题目为'Laser sintering optimized for printed electronics，由材料科技在线汇总整理。